JPH05171245A - 取鍋精錬炉の直流アークによる溶鋼加熱装置 - Google Patents

取鍋精錬炉の直流アークによる溶鋼加熱装置

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JPH05171245A
JPH05171245A JP34302191A JP34302191A JPH05171245A JP H05171245 A JPH05171245 A JP H05171245A JP 34302191 A JP34302191 A JP 34302191A JP 34302191 A JP34302191 A JP 34302191A JP H05171245 A JPH05171245 A JP H05171245A
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JP
Japan
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molten steel
arc
ladle
electrode rod
anode
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Pending
Application number
JP34302191A
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English (en)
Inventor
Nobumoto Takashiba
信元 高柴
Kanji Aizawa
完二 相沢
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶鋼のアーク加熱の効率を向上する。 【構成】 取鍋1に被せた可動鍋蓋4に2個の電極用貫
通孔5を穿設し、一方の貫通孔5に陰極電極棒6を、他
方の貫通孔5に陽極電極棒7を貫通させ、各々の先端を
スラグ19中に浸漬する。電極棒6,7は独立のシリンダ
10で個別に制御されると共にサイリスタ整流装置14の陰
極を陰極電極棒6に、陽極を陽極電極棒7に接続する。
電極棒6,7のスラグ19中への浸漬深さを個別に調整す
ると共に、サイリスタ位相制御によりそれぞれ独立に電
圧, 電流を制御しつつサブマージド直流アークにより溶
鋼2を加熱する。 【効果】 従来の交流アークではなく直流アーク加熱で
あるので加熱効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、取鍋に受けた溶鋼をさ
らに精錬し、不純物の少ない溶鋼を得るための取鍋精錬
炉の直流アークによる溶鋼加熱装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】転炉や電気炉などの製鋼炉において一次
精錬を行った溶鋼を取鍋に受鋼し、取鍋内で二次精錬を
行う取鍋精錬炉が知られている。取鍋精錬炉は前記のよ
うに製鋼炉で脱硫(S),脱燐(P),脱炭(C)など
を主として行い、この一次精錬段階で生じた酸化性のス
ラグを除去して取鍋に出鋼し、取鍋で新しい造滓剤(フ
ラックス)を添加して塩基性のスラグを造って還元精錬
を行うものである。
【0003】このため従来では取鍋の上に可動鍋蓋を被
せ、上方より3本の電極棒を挿入し、3相交流電源を用
いて交流アークにより加熱している。また溶鋼攪拌を行
うために鍋底部にポーラスプラグを設け、ポーラスプラ
グを通してアルゴンなどの不活性ガスを導入している
(例えば特開平1-96322号公報参照)、さらにポーラス
プラグによる不活性ガスの導入に加えて、鍋蓋の上方か
らガス吹込ランスを挿入し、不活性ガスを吹込むものも
ある(特開昭49-27414号公報参照)。
【0004】直流型の取鍋精錬炉としては、取鍋を覆う
鍋蓋を通して3本の上部電極を配置し、中央をアーク電
極(陰極)とし、両側の2本をコンタクト電極(陽極)
として導通するものが知られている。また鍋蓋を通して
1本の上部電極(陰極)を配置し、取鍋の壁面にカーボ
ンレンガ(陽極)を埋め込み鋼製の鉄皮、ラグを介して
鍋台車に設けた陽極銅板上に積載導通するように構成し
たものもある。さらに取鍋の鍋蓋を通して2本の上部電
極(陰極)を配置し、一方を陰極とし他方を陽極として
導通するものもある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記交流アークにより
加熱する従来の技術では、内径3〜4mφ程度の取鍋内
に炉蓋を貫通して3本の電極を炉内に挿入しなければな
らず鍋蓋の貫通孔との取合いや、溶鋼攪拌用ランスの挿
入口と副原料,成分調整用合金鉄投入口との取合いが錯
綜していて、設備が複雑であるという問題点がある。
【0006】このように設備が複雑であると、通常、取
鍋精錬炉の操業は、電極棒からの交流アークによる溶鋼
の加熱段階と、それに続くフラックス投入による精錬段
階に分かれているが、これらの作業性が悪くなるという
問題点を派生することになる。また前記直流型取鍋精錬
炉のうち、上部電極を3本配置するものは上部電極が多
いため構造が複雑となるばかりでなく、電極コストが高
くなり、2本の黒鉛製コンタクト電極から溶鋼へカーボ
ンが混入し易く、鋼中のカーボン値を狂わす原因にな
る。
【0007】また上部電極を1本配置するものは上部電
極廻りはシンプルとなるが、取鍋の壁面に埋め込むカー
ボンレンガ(陽極)の構造およびその給電系統が複雑と
なり、取鍋耐火物が壁面の電極廻りおよびスラグライン
の両方では損傷し易く、耐火物寿命が短くなる。さらに
上部電極を2本配置するものはスラグ層が厚いため発生
するアークが長くなるので電力原単位が高くなるという
問題点がある。なお、前記いずれの直流型取鍋精錬にお
いても、フラックスインジェクションによる同時処理が
できないものとなっている。
【0008】電気炉操業の経験によれば電極棒からのア
ーク長さlは、電圧Vにより決まり、交流電源の場合は
アーク長さl≒V/√2mmとなり、直流電源の場合はア
ーク長さl≒Vmmとなる。したがって、電極棒のスラグ
中へのサブマージドアークによる溶鋼の加熱では交流に
較べて直流の方がアーク長さlが長いので有利である。
また交流電源によるアークは周波数に合わせてアークの
方向が変化して不安定であるのに対して直流電源による
場合は、アークの方向が安定している。
【0009】本発明は、このような事情にかんがみてな
されたものであり、電極棒等と炉蓋に設ける各種貫通孔
との取り合いを従来よりも単純化して設備を簡単にする
と共に作業性を改善し、かつ直流アークによる溶鋼の加
熱が有利な点を生かすことができる取鍋精錬炉の直流ア
ークによる溶鋼加熱装置を提供することを目的とするも
のである。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明は、取鍋に被せた可動鍋蓋に2個の電極用貫通
孔を穿設し、一方の貫通孔に陰極電極棒を他方の貫通孔
に陽極電極棒を貫通させ、各々の先端を取鍋内の溶鋼上
に存在するスラグ中に浸漬させてなり、前記陰極電極棒
および陽極電極棒は独立の昇降手段と電圧,電流制御手
段を備え、かつ陰極と陽極とを交互に切換可能としたこ
とを特徴とする取鍋精錬炉の直流アークによる溶鋼加熱
装置である。
【0011】前記の可動鍋蓋に穿設した2個の電極用貫
通孔のいずれか一方を、溶鋼加熱後にフラックスインジ
ェクションランスの挿入孔とするのが好適である。
【0012】
【作 用】本発明では、図1に示すように陰極電極棒6
と陽極電極棒7とをそれぞれ個別に昇降操作してスラグ
19中に浸漬させ、陰極電極棒6と溶鋼2との間に電圧V
1 をかけ、溶鋼2と陽極電極棒7との間に電圧V2 をか
ける。かくして2本の電極棒6,7間にトータル電圧V
0 =V1 +V2 をかけて陰極電極棒6から溶鋼2へ、溶
鋼2から陽極電極棒7へと2本の直流アークを発生させ
る。
【0013】この場合、通常はV1 ≒V2 とするのが好
ましいので交流電源の場合と同電圧ならばアーク長さl
は1/√2l×2本となりスラグ厚を薄くして熱効率の
高い溶鋼の加熱が達成される。もちろん炉内の加熱状況
等に応じて電圧V1 ,V2 に差をつけることもでき、極
端な場合にはV0 =V1 もしくはV0 =V2 として片側
の電極棒のみによる直流アーク発生による操業も可能で
ある。一般には2本の黒鉛電極のうち陽極電極棒の昇華
が大きく消耗が著しいので、適当な時間間隔、たとえば
1分〜30分毎に陰極と陽極とを交互に切換えると、2本
の電極の消耗を平均化することができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。図1は本発明に係る取鍋精錬装置を一部については
断面で示す正面図である。図1において1は底部にポー
ラスプラグ20を埋設した取鍋であり、取鍋1には転炉か
ら出鋼した溶鋼2を受け入れた後、台車3に乗せて運搬
される。取鍋1には可動鍋蓋4がウインチ等により着脱
自在に被せてあり、可動鍋蓋4に穿設した2個の電極用
貫通孔5には、一方に陰極電極棒6が貫通し、他方に陽
極電極棒7が貫通している。
【0015】陰極電極棒6と陽極電極棒7とはそれぞれ
支持フレーム8に支持されており、各支持フレーム8は
ガイドポスト9に沿って昇降可能に設置してある。そし
て各支持フレーム8とガイドポスト9との間にはシリン
ダ10が配設されており、シリンダ10を作動すると支持フ
レーム8を介して2本の電極棒6,7はそれぞれ個別に
昇降できるようになっている。
【0016】交流電源11からの交流電流は遮断器12を介
して炉用トランス13に導かれて変圧され、さらにサイリ
スタ等の整流装置14で直流に整流される。サイリスタ等
の整流装置14の陰極に陰極電極棒6が接続され、サイリ
スタ等の整流装置14の陽極に陽極電極棒7が接続されて
いるが、この接続は操業中に交互に切換可能になってい
る。このようにして取鍋精錬炉では直流アークの電圧と
電流とがそれぞれ陰極電極棒6と陽極電極棒7の上下方
向の位置とサイリスタ等の制流装置14によるサイリスタ
位相制御により独立して自由に制御される。
【0017】可動鍋蓋4に穿設した2個の電極用貫通孔
5には蓋15が配設されており、2本の電極6,7を炉内
から引抜いた後に、これを被せるようになっている。な
お、可動鍋4には図2に示すように2個の電極用貫通孔
5の他に合金鉄・副原料投入口16、測温サンプリング孔
17および排気孔18が配設されており、合金鉄・副原料投
入口16および測温サンプリング孔17はそれぞれ蓋15a,
15bにより開閉される。
【0018】次に本発明の操作について説明する。前述
のように取鍋1内には転炉で一次精錬された溶鋼2が収
容されており、溶鋼2上にはスラグ19が浮上している。
台車3により2次精錬位置に搬送された取鍋1に可動鍋
蓋4を被せた後、2個の電極用貫通孔5の蓋15を開放状
態として、支持フレーム8にそれぞれ支持された陰極電
極棒6と陽極電極棒7を図示省略した旋回装置により退
避位置から炉上方に旋回させて位置合わせを行う。引続
きパワシリンダ10を作動して陰極電極棒6と陽極電極棒
7をそれぞれ独立に下降して各電極貫通孔5を貫通させ
て炉内に挿入し、各々の先端を取鍋1内の溶鋼2上に存
在するスラグ19中に浸漬する。
【0019】次にサイリスタ等の整流装置14によって整
流した直流電流をその陰極側から陰極電極棒6に、また
陽極側から陽極電極棒7にそれぞれ印加すると共にシリ
ンダ10の作動によりスラグ19中への浸漬深さ調整するこ
とによって電圧, 電流を通常は電極棒6,7の電圧V1
≒V2 となるように制御しつつサブマージド直流アーク
により溶鋼2を加熱する。それと共にポーラスプラグ20
からアルゴンガスを供給して取鍋1内で加熱される溶鋼
2を攪拌して温度の均一化を図る。なおこの時、必要に
応じ合金鉄・副原料投入口16を開いて副原料等を投入し
その溶解も行う。
【0020】このようにして取鍋1内の溶鋼2が2次精
錬に必要な温度に上昇したら、直流アーク加熱を中止
し、2個の電極貫通孔5から陰極電極棒6および陽極電
極棒7を引き上げ一方の電極貫通孔5に蓋15を被せる。
そして図3に示すように他方の電極貫通孔5にランスシ
ール22を介して炉内にインジェクションランス21を挿入
し、従来と同じ手順で取鍋1内の溶鋼2中にCaO, MgO等
からなる粉末状フラックスをキャリアガスのアルゴンガ
スと共にインジェクションして溶鋼2の攪拌を行いつつ
脱硫,脱燐あるいは脱酸,脱窒を図るものである。この
場合にも、ポーラスプラグ20からアルゴンガスを吹込む
と溶鋼2の攪拌が強化されるばかりでなく、炉内を確実
に還元性雰囲気に容易に維持できるので2次精錬の効率
が向上する。
【0021】前記本発明に係る取鍋精錬炉において、直
流アークによる加熱を20分行って取鍋内の溶鋼量≒ 200
トンを1565℃から1640℃に加熱した。この時の昇温はΔ
t=75℃であったが投入電力は6000kwh (電流≒60kA,
電圧≒ 300V),取鍋内雰囲気圧力=+3〜10mmAq, Ar
ガス吹込量≒ 0.2Nm3 / 分であった。溶鋼が1640℃に達
した時点で直流アークによる加熱を中止して、インジェ
クションランスから溶鋼中にフラックスをインジェクシ
ョンしながら2次精錬を約15分実施し、溶鋼の脱硫,脱
酸,脱窒を実施した。
【0022】従来の交流アークによる同条件の溶鋼の加
熱では1580℃から1640℃に加熱(Δt=60℃)するのが
限度であった。従って本発明と従来とでは昇温にΔt=
75−60=15℃の差が生じ、本発明によれば転炉や電炉の
出鋼温度を従来より15℃出鋼温度を低下できることにな
る。従って従来、転炉からの出鋼温度1680℃で出鋼して
いたのであれば本発明では1665℃にすることができる。
その結果、2次精錬における溶鋼加熱のための電極原単
位が従来では0.4kg/t溶鋼であったが0.3kg/t溶鋼に節
減することができる。
【0023】なお、本発明において陰極と陽極とを交互
に切換えると2本の電極棒の消耗が均一にすることがで
きる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来に比較して設備が簡単でかつ操作が容易になるばかり
でなく、溶鋼の加熱を効率よく行うことができ電極棒原
単位の節減が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る装置全体を一部断面で示
す正面図である。
【図2】本発明の実施例に係る可動蓋を示す平面図であ
る。
【図3】本発明の実施例に係る装置のインジェクション
段階を断面で示す正面図である。
【符号の説明】
1 取鍋 2 溶鋼 3 台車 4 可動鍋蓋 5 電極用貫通孔 6 陰極電極棒 7 陽極電極棒 8 支持フレーム 9 ガイドポスト 10 シリンダ(昇降装置) 11 交流電源 12 遮断器 13 炉用トランス 14 サイリスタ等の整流装置 15 蓋 16 合金鉄・副原料投入口 17 測温サンプリング孔 18 排気孔 19 スラグ 20 ポーラスプラグ 21 インジェクションランス 22 ランスシール

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 取鍋に被せた可動鍋蓋に2個の電極用貫
    通孔を穿設し、一方の貫通孔に陰極電極棒を他方の貫通
    孔に陽極電極棒を貫通させ、各々の先端を取鍋内の溶鋼
    上に存在するスラグ中に浸漬させてなり、前記陰極電極
    棒および陽極電極棒は独立の昇降手段と電圧,電流制御
    手段を備え、かつ陰極と陽極とを交互に切換可能とした
    ことを特徴とする取鍋精錬炉の直流アークによる溶鋼加
    熱装置。
  2. 【請求項2】 可動鍋蓋に穿設した2個の電極用貫通孔
    のいずれか一方を、溶鋼加熱後にフラックスインジェク
    ションランスの挿入孔とする請求項1記載の取鍋精錬炉
    の直流アークによる溶鋼加熱装置。
JP34302191A 1991-12-25 1991-12-25 取鍋精錬炉の直流アークによる溶鋼加熱装置 Pending JPH05171245A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101257277B1 (ko) * 2011-07-29 2013-04-23 현대제철 주식회사 래들로의 청정강 제조 방법
CN110408742A (zh) * 2019-08-30 2019-11-05 王平 一种制备超纯净钢的电化学精炼装置及精炼方法
KR20200004588A (ko) * 2018-07-04 2020-01-14 주식회사 포스코 용강 생산 장치

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